尼龍化工生產(chǎn)中低品位能源再生利用技術(shù)

張榮欣

(中國平煤神馬集團(tuán) 尼龍科技有限公司 ， 河南 平頂山　467001)

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尼龍化工生產(chǎn)中低品位能源再生利用技術(shù)

張榮欣

(中國平煤神馬集團(tuán) 尼龍科技有限公司 ， 河南 平頂山467001)

摘要：利用熱泵技術(shù)回收高溫冷凝液熱量，產(chǎn)生低壓飽和蒸汽產(chǎn)品，回收能量后的凝液和其他低溫冷凝液混合進(jìn)入熱水型溴化鋰制冷機(jī)組再次進(jìn)行制冷回收，獲得6 ℃冷凍水產(chǎn)品，供工藝裝置使用。采用凝結(jié)水精處理工藝獲得二級(jí)脫鹽水滿足鍋爐用水需求，二級(jí)脫鹽水和冷凝液冷卻后的混合水作為冷渣器冷卻水，降低排渣溫度同時(shí)回收排渣熱損失的熱量并節(jié)約循環(huán)冷卻水。

關(guān)鍵詞：高溫冷凝液 ； 低壓飽和蒸汽 ； 熱水溴化鋰制冷機(jī)組 ； 熱泵

0前言

己二酸項(xiàng)目立項(xiàng)后與己內(nèi)酰胺項(xiàng)目合并，并貫徹實(shí)施“節(jié)能環(huán)?！钡脑瓌t。整個(gè)項(xiàng)目蒸汽總用量約500 t/h，按照80%回收率，全廠冷凝液量總量約為400 t/h，平均溫度約為120～130 ℃，冷凝液必須進(jìn)行熱能的回收利用。同行業(yè)傳統(tǒng)工藝?yán)淠夯厥赵倮没径纪Ａ粼诤唵翁幚硎褂玫碾A段，或者不處理直接使用，對(duì)于冷凝液中的熱量回收簡單而且浪費(fèi)嚴(yán)重，處理后的水質(zhì)量低，不僅熱量大量浪費(fèi)，而且長期使用會(huì)造成鍋爐管壁內(nèi)腐蝕，嚴(yán)重影響汽輪機(jī)壽命，造成全廠蒸汽換熱器系統(tǒng)結(jié)垢，產(chǎn)品成本增加。項(xiàng)目的關(guān)鍵點(diǎn)是回收冷凝液等低品位能源熱量并再次應(yīng)用，這是整個(gè)工藝選擇的難題。本項(xiàng)目首先利用高溫冷凝液余熱驅(qū)動(dòng)制取飽和低壓蒸汽，讓工藝熱水熱量部分回收并返回生產(chǎn)使用；然后余熱水再次利用進(jìn)行制冷獲得冷凍水產(chǎn)品。冷凝液產(chǎn)品回收熱量的同時(shí)，滿足工藝降溫需要，通過對(duì)低品位能源的梯級(jí)再生利用，有效地節(jié)省高品位能源消耗，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率，降低產(chǎn)品成本，從而達(dá)到節(jié)能目的。

1低品位能源回收利用方案

1.1冷凝液概況

1.1.1各裝置產(chǎn)生液態(tài)冷凝液

各裝置產(chǎn)生液態(tài)冷凝液參數(shù)如表1所示。

表1　各裝置產(chǎn)生液態(tài)冷凝液

1.1.2氣液態(tài)冷凝液

氣液態(tài)冷凝液參數(shù)如表2所示。

表2　氣液態(tài)冷凝液

1.2冷凝水熱量回收利用方案論證

熱電系統(tǒng)冷凝液回收處理要求進(jìn)入水處理系統(tǒng)混床的冷凝液溫度≤60 ℃，全廠冷凝液回收量較大，熱電內(nèi)部不能進(jìn)行有效消化，為了解決該問題，做到系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)可靠運(yùn)行，經(jīng)過各專業(yè)組多次溝通和討論，并通過對(duì)上述冷凝液統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析，冷凝液區(qū)分為液態(tài)、氣液混合態(tài)兩種，分別進(jìn)行針對(duì)性回收。

1.2.1純液態(tài)冷凝液回收利用方案

1.2.1.1方案一

全部為液態(tài)的冷凝液在管網(wǎng)上混合，通過總管進(jìn)入熱水型溴化鋰制冷機(jī)制冷，制冷后溫度降低至75 ℃以下直接返回化學(xué)水系統(tǒng)。在化學(xué)水裝置內(nèi)部再次換熱回收熱量后進(jìn)入水質(zhì)處理系統(tǒng)。

此方案流程簡單，系統(tǒng)制冷量大，但是存在制冷負(fù)荷過于依賴己二酸裝置負(fù)荷以及熱水在管網(wǎng)混合可靠性、安全性問題。在系統(tǒng)停車后重啟等特殊情況下局部有可能會(huì)產(chǎn)生水錘對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行帶來的不利影響。處理方案是各種冷凝液單獨(dú)回到冷凍站通過熱水收集母管后再進(jìn)入熱水型機(jī)組。母管相比整個(gè)管網(wǎng)的可靠性有待探討。

1.2.1.2方案二

環(huán)己醇及環(huán)己醇脫氫裝置中150 ℃液態(tài)冷凝液首先進(jìn)入第二類吸收式熱泵，產(chǎn)生0.5 MPa蒸汽后送入低壓蒸汽管網(wǎng)，冷凝液溫度降至100 ℃后和其他冷凝液混合，再進(jìn)入熱水型制冷機(jī)組進(jìn)行制冷。制冷后溫度降低至75 ℃以下直接返回化學(xué)水系統(tǒng)。在化學(xué)水裝置內(nèi)部再次換熱回收熱量后進(jìn)入水質(zhì)處理系統(tǒng)。

此方案充分回收了系統(tǒng)熱量，能夠產(chǎn)生低壓蒸汽，解決了方案一的疑難點(diǎn)，并且降低了冷凍水系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。

1.2.1.3方案三

環(huán)己醇及環(huán)己醇脫氫裝置中150 ℃液態(tài)冷凝液首先進(jìn)入第一級(jí)熱水型制冷機(jī)組，冷凝液溫度降至106 ℃后和其他冷凝液混合，再進(jìn)入第二級(jí)熱水型制冷機(jī)組進(jìn)行制冷。制冷后溫度降低至75 ℃以下直接返回化學(xué)水系統(tǒng)。在化學(xué)水裝置內(nèi)部再次換熱回收熱量后進(jìn)入水質(zhì)處理系統(tǒng)。

此方案解決了方案一中不同種冷凝液管網(wǎng)混合的疑難點(diǎn)，但系統(tǒng)仍存在冷凍水負(fù)荷過于依賴己二酸裝置，冷凍系統(tǒng)的冷量控制過于復(fù)雜。

1.2.2氣液混合態(tài)冷凝液的回收方案

1.2.2.1方案四

對(duì)于分散、工況變化大的氣液混合態(tài)冷凝液，通過匯集管網(wǎng)回到冷凍站，設(shè)置冷凝液閉式收集罐，閃蒸的乏汽根據(jù)汽量可進(jìn)入蒸汽型溴化鋰制冷機(jī)組，補(bǔ)充制冷或直接引射返回冷凝液回收處理系統(tǒng)。閃蒸后轉(zhuǎn)化為純液態(tài)的冷凝液加壓后和其他純液態(tài)冷凝液混合直接進(jìn)入制冷系統(tǒng)。

1.2.2.2方案五

氣液混合態(tài)的冷凝液在裝置內(nèi)通過冷凝液閉式收集系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為純液態(tài)冷凝液，和其他純液態(tài)冷凝液混合直接進(jìn)入制冷系統(tǒng)。

1.3冷凝水熱量回收利用方案確定

①通過對(duì)第二類吸收式熱泵的應(yīng)用情況進(jìn)行實(shí)地考察后，評(píng)價(jià)該技術(shù)成熟可靠，對(duì)于純液態(tài)冷凝液采用第二類吸收式熱泵進(jìn)行熱量回收，產(chǎn)生蒸汽后和其他冷凝液混合進(jìn)入熱水型制冷機(jī)組，即方案論證中1.2.1.2方案二。②對(duì)氣液混合態(tài)的分散冷凝液進(jìn)行混合閃蒸回收。即方案1.2.2.1中方案四。

2工藝概述

2.1冷凝液回收工藝

利用一臺(tái)第二類吸收式熱泵機(jī)組回收環(huán)己醇裝置、脫氫裝置高溫冷凝液熱量，獲得0.5 MPa飽和低壓蒸汽約8 t/h。其次利用三臺(tái)熱水型制冷機(jī)組，回收余水以及其它低溫冷凝液熱量，獲得2 100 t/h冷凍水外送，同時(shí)將冷凝液溫度降低至75 ℃以下，在冷凝液水質(zhì)精處理系統(tǒng)，利用75 ℃熱水第一次加溫鍋爐給水，又一次回收冷凝液熱量，使冷凝液溫度降低到45 ℃滿足水處理需求，兩臺(tái)鍋爐冷渣器冷卻水第二次加溫鍋爐給水，達(dá)到了冷凝液綜合利用效果。

2.2冷凝液回收示意簡圖(見圖1)

圖1　冷凝液回收示意簡圖

3綜合評(píng)價(jià)

3.1社會(huì)效益

本項(xiàng)目針對(duì)尼龍科技公司冷凝液等低品位能源回收利用的難題，研究了熱泵技術(shù)應(yīng)用、節(jié)能熱水型溴化鋰機(jī)組回收利用余熱水技術(shù)等，在冷凝液回收熱泵技術(shù)及分梯次回收冷凝液熱量方面取得了實(shí)破和技術(shù)創(chuàng)新。熱電站選擇高溫、高壓循環(huán)流化床鍋爐設(shè)備，對(duì)進(jìn)鍋爐水質(zhì)要求較高，軟水站混床要求進(jìn)水溫度≤50 ℃，必須對(duì)冷凝液的熱量進(jìn)行回收利用，同時(shí)整個(gè)項(xiàng)目用冷需求較大，約為4 000 t/h冷凍水，可以采用熱水型制冷機(jī)組回收冷凝液熱量達(dá)到回收能量和制冷的雙重效果。

主要科技創(chuàng)新點(diǎn)有以下幾方面：①利用熱泵技術(shù)回收高溫冷凝液熱量，從低品位熱源提取熱量，獲得高品位低壓飽和蒸汽產(chǎn)品。 ②分梯級(jí)逐步充分回收冷凝液等低品位能源熱量，達(dá)到綜合回收利用能量。③利用熱水型制冷機(jī)組獲得大量的6 ℃冷低凍水產(chǎn)品，滿足用冷需求，節(jié)約電能消耗，實(shí)現(xiàn)了環(huán)保節(jié)能的效果。④利用二級(jí)脫鹽水和冷凝液冷卻后的混合水作為冷渣器冷卻水，降低排渣溫度同時(shí)回收大量排渣熱損失的熱量，節(jié)約循環(huán)冷卻水消耗。⑤回收熱量后解決了冷凝液水質(zhì)處理溫度要求和現(xiàn)場閃蒸環(huán)境差的難題。

3.2經(jīng)濟(jì)效益

通過對(duì)低品位能源綜合再生利用，經(jīng)過測算，年度可直接產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益3 300余萬元。

副產(chǎn)低壓蒸汽年效益約644萬元/a；熱水機(jī)組節(jié)約電能效益約490萬元/a；鍋爐給水升溫節(jié)約蒸汽效益約2 184萬元/a；總效益為3 318萬元/a。

4結(jié)論

該技術(shù)具有較高的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，技術(shù)先進(jìn)，值得推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]戴永慶.溴化鋰吸收式制冷技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1996.

[2]陳東,謝繼紅.熱泵技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2006.

收稿日期：2016-03-26

作者簡介：張榮欣(1972-)，女，工程師，從事給排水技術(shù)管理工作，電話：15803756785。

中圖分類號(hào)：X791

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1003-3467(2016)06-0029-03